本文是一篇电气自动化论文，本设计是根据单片机自动监测技术和单片机自动化控制原理，在单片机外部设备中集成了一个PM2.5粉尘感应传感器，时刻对监测的PM2.5的当前值和设定的安全值进行比较，当监测的粉尘值高于设定安全值时，由单片机控制自动启动LED报警警示小灯和智能语音报警进行光、声报警，同时单片机启动吸附风扇运转，来将空气中的粉尘颗粒吸附到粉尘盒中。
1绪论
1.1概述
1.1.1国内外单片机电子产品的研究
世界单片机的发展已经经过了几十年的发展，美国和欧洲这些发达国家作为当今世界科学技术最发达的国家，其单片机的应用技术有许多是值得我们去学习和借鉴的。目前，世界上主流的单片机型号有ATM系列、STC系列、Intel系列等，还有一些知名企业也相继推出自己的单片机系统。在这些单片机的型号中，51系列单片机仍然是目前的主流品牌，应用在广大大中学校的教学和实验中。其中ATM公司的AT89系列是主打型号，当然国内有些高校已经开始将STC89系列单片机作为教学研究的主要型号。51单片机具有结构简单，支持C语言程序，支持在线编程、在线仿真，可以在仿真中模拟运行，很好的兼容了软件硬件的模式，我们的学生只要具有简单的C语言基础就可以学习使用了,为广大师生的教学、自主学习提供了方便。
当下，我国已经是一个电子产品制造业大国，我国的电子产品出口到世界各国。随着综合国力的提升，计算机技术的飞速发展，巨型计算机的高速发展带来了我国的电子自动化、传感技术的快速增长。目前，我国的单片机技术已经渗透到各行各业，小到孩子的玩具，大到飞机导弹，这些都离不开单片机。单片机的发展也使电子传感控制技术得到了长远的发展，电子传感技术的高速发展不仅体现在军工企业上，民用电子自动化控制技术的发展也为我们带来了方便。为我国在综合国力提升上也带来了科学技术的发展，我国的单片机技术、单片机生产工艺也得到了很大的发展。目前，深圳宏晶公司的STC89芯片已经在国内外市场占有了很大的份额，与51系列单片机相比较其功能更加的全面。同样，STC89系列单片机也支持在线仿真和C语言程序作为基础设计语言。这些功能的实现为广大学习爱好者带了便捷，我国的诸多高校已经将STC89作为单片机学习的基础实验课程，为将来我国电子技术的发展奠定了基础。
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1.2粉尘监测清除的方法
1.2.1目前常用粉尘监测的方法
由于粉尘在我们的日常生产生活中随处可见，粉尘属于大气污染控制中的一个重要分支，我们人类是有氧呼吸的生物，我们无时无刻不需要空气进行呼吸，短期吸收到污染的空气还可以循环清除。如果是长期呼吸这种污染空气，会对人体带来很大的危害。国家经济增长、综合国力的提升带来的最直接的影响是人们的生活质量越来越好了。大家现在考虑的是如果让自己在吃饱的同时吃的更健康，如何合理有效的保护好我们的环境，是我们当前亟待解决的问题，其中大气粉尘污染又是一项与我们日常生活息息相关的。目前，科学家已经研究出了多种检测大气粉尘污染的方法，比如：空气滤重法、光过滤法、射线吸收法、光线散射检测法、电荷感应法、电容电压值法等等。这些检测方法的提出有效的为预防粉尘污染提供了方法，也为人们如何治理粉尘污染提出了解决方法。就目前我们而言，并不是所有的检测方法都是可以利用的，就比如空气滤重法的实施起来就比较困难，因为气体的重量难于测量；射线吸收法又含有污染射线，对普通民众的身心健康会带来影响，只能在一些有防护措施的特定场所使用；光过滤法又需要用到空气压缩设备，对于一微型的检测设备特别的不方便。因此，从价格、健康、方便程度来考虑，对于我们日常的粉尘污染检测通常采用电容电压值变化的方法来检测。下面我们就从各种检测方法之间的适用、方便程度作个如下方面的对比：
1.光过滤法
这种方法使用时需要用到空气压缩机，首先将污染的粉尘空气压缩后，让气体通过一个特制的硅金属板，空气中的粉尘颗粒就会吸附在硅板上面。而硅板又与一个电容相连接，粉尘颗粒的变化会影响电容中电压的变化，从而根据电压值来判断粉尘的浓度。
2.射线吸收法
射线吸收法是利用颗粒可以吸收特定的射线的原则，让污染的气体通过一个一端具射线发射源的通道。当流动的污染气体经过这个小孔通道时，空气中悬浮的粉尘颗粒会影响光线的直线传输。气体中的颗粒浓度越高，吸收的射线量就越多。在射线源的另外一端的接收器，来检测发射的射线量和通过的射线量之间的差值，从而计算出空气中粉尘颗粒的浓度。
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2装置开发的设计方案
2.1装置监测清除原理
本装置监测粉尘的原理是根据粉尘传感器的光线折射原理，将经过含粉尘折射后的光线检测其变化量，利用光电转换的原理将光线量的变化转换为电压信号的变化，再经过模拟量和数字量的转换经单片机处理后显示出来。本装置主要由两部分组成：粉尘监测模块和粉尘报警清除模块，其中粉尘监测模块包括了粉尘传感器、模数转换等；粉尘报警清除模块包括了语音播报器、LED小灯、LCD1602液晶显示、吸附风扇等。模块总体功能设计如图2-1所示：
电气自动化论文参考
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2.2处理器芯片的选择
当今世界生产单片机的厂商有很多，各种单片机的性能差异也很大。根据实际需求我最终选用了我们中国深圳宏晶公司生产的STC89S52RC单片机芯片。
1.芯片主要的硬件参数
这种芯片是中国深圳宏晶公司生产的一种高处理速度、低功耗的微型处理器。其功能完全兼容传统的8051单片机，采用12时钟分频，正常工作电压5V，最高工作频率40MHZ，具有看门狗、EEPROM功能，非常适用在微控制方面。并根据特性新增加了部分新功能。它集成了一个8位的CPU作为微处理器；一个512数据存储器（RAM）；一个8KB的程序存储器（ROM）；拥有6个中断源（2个外部中断，2个定时器/计数器中断，2个串口中断）；采用40引脚双列直插式方式封装方式；具有32个I/O输入输出口（分别是P0口、P1口、P2口、P3口）。另外，该芯片采用CMOS工艺，既支持ISP在线编程又支持IAP下载编程，内部集成了一个看门狗可随时监测单片机的运行状态，以防止程序运行“跑飞”。
2.芯片的低功耗工作模式
此芯片除正常工作模式外，还有节电模式和空闲模式，这两种模式下单片机处于低功耗状态，可以持续芯片的运行。
3.芯片各引脚功能
电源正极接40脚，电源负极由20脚接地；
当选用片内晶振作为芯片振荡器时，19脚、20脚分别接石英晶振的两端，当选用外部振荡信号作为时钟源时，19脚接外部号，而20脚悬空；
复位引脚在9脚上面，用于单片机不正常工作状态下的复位功能；
当P0口要用途低8位地址总线时，ALE/PROG（30脚）信号给1，表示地址锁存器信号接通，其正常情况下给个不间断时钟信号；
如果片内程序存储器ROM作为程序指令存储器，则EA(31脚)接高电平，如果选择片外程序存储器则EA接低电平，并且PSEN接高电平；
此外，还有32根引脚，分别用途32个I/O口，其中P0口要用途准全双工口要接上拉电阻，其余P1、P2、P3都是准全双工口，其中P0和P2口又可作为地址总线的低8位地址和高8位地址，P3口具有第二功能。
4.芯片如图2-2所示。
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3粉尘监测清除装置硬件模块............................22
3.1装置硬件总体设计................................22
3.2粉尘监测装置硬件功能模块设计........................23
4粉尘监测清除装置软件模块......................27
4.1装置软件总体设计................................27
4.2装置软件功能设计.................28
5装置的调试与运行..................................35
5.1装置硬件的制作检测..............................35
5.2装置软件的调试.................................37
5装置的调试与运行
5.1装置硬件的制作检测
如何制作出高质量的硬件电路，关系到装置设计的合理性是否能够得到最完美的验证，本装置设计过程中我根据实际应用过程中要使用的器件，自己购买单片机配件，利用实验室的电焊器来焊接模拟实验板。在制作过程中，我感到应该注意如下几点：
（1）由于焊锡是一种极易氧化的金属物质，因此在焊接前一定要注意清理干净电烙铁，利用面纸仔细认真的擦拭电烙铁。当然，我们也可以先给电烙铁加热一会后，放入松香中利用松香的还原功能来清除电烙铁表面的氧化物。
（2）要区分元件的作用，区分元件各引脚的功能，特别是电源引脚和信号引脚，要区分接地信号和公共端的作用。
（3）在焊接CPU时也要注意，要预先检查好CPU的各个引脚是否正确，因为一但焊接好后，就不容易拿下来，非常麻烦。
（4）在焊接过程中，要注意是否会出现虚焊现象，因为虚焊会造成元件接触不良、断路等开路结果。
（5）如果在焊接过程中，两个连接的焊接点靠的太近，又会造成元件连焊，这种连焊的元件会造成短路，严重时会损坏元件。
（6）电烙铁在焊接过程中，温度过高或停留在焊接点的时间过长，这样容易造成电路元件被烧坏、烧糊，严重时会烧穿电路板。
（7）在焊接过程中，还要养成良好的习惯，电烙铁不要随意乱放，因为电烙铁的温度很高，很容易造成烫伤、烫坏桌面、烫坏物品等。电烙铁在不使用时，应该放在烙铁架上面。
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6总结与展望
6.1总结
本设计是根据单片机自动监测技术和单片机自动化控制原理，在单片机外部设备中集成了一个PM2.5粉尘感应传感器，时刻对监测的PM2.5的当前值和设定的安全值进行比较，当监测的粉尘值高于设定安全值时，由单片机控制自动启动LED报警警示小灯和智能语音报警进行光、声报警，同时单片机启动吸附风扇运转，来将空气中的粉尘颗粒吸附到粉尘盒中。论文的主要工作内容如下：
（1）研究51单片机的工作方式、自动化控制方式、粉尘检测原理等，对51单片机自动化控制原理的设计，采用C51程序设计方法，利用PM2.5设备检测粉尘的产生，将其检测数值显示在液晶上。本文首先对粉尘检测进行研究，并且同传统的检测方式进行对比性分析。
（2）在对常用的粉尘检测方法进行分析下，提出利用PM2.5检测方法，其硬件设计简单，易于安装和设计，并且通过Proteus仿真和实验进行验证。
（3）系统的实现不仅需要软件，硬件部分也是至关重要的，本设计采用STC89C52单片机最小系统、PM2.5粉尘传感器、1602液晶显示模块、智能语音系统等。
参考文献（略）